CN109133777A - 一种轻质水泥基多孔材料及其制备方法 - Google Patents

一种轻质水泥基多孔材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻质水泥基多孔材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。所述轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：水泥185~280份、粉煤灰20~70份、硅灰5~14份、化学发泡剂8.3~16.8份、减水剂1~2份、稳泡剂0.3~0.45份、纤维1.85~8.40份、憎水剂0.5~2.0份、水102~168份。按照本发明中配比形成的轻质水泥基多孔材料的抗压强度≥0.40MPa，抗拉强度≥0.13MPa；掺加粉煤灰及硅灰不仅能够减少水泥用量而且能够消除轻质水泥基多孔材料应力产生的裂缝，有利于轻质水泥基多孔材料后期强度的提高；料浆中加入纤维来增强轻质水泥基多孔材料的抗裂性能；憎水剂能够减少轻质水泥基多孔材料中孔隙和填塞毛细通道，降低轻质水泥基多孔材料的吸水性或在静水压力下的透水性，改善抗渗性，提高耐久性。

Description

一种轻质水泥基多孔材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种轻质水泥基多孔材料及其制备方法。
背景技术
保温隔热材料是指具有防止建筑物内部热量损失或隔绝外界热量传入的材料。在建筑领域，保温材料主要负责围护结构在冬季保持室内适当温度的能力；隔热材料主要负责围护结构在夏季隔离热辐射和室外高温的影响，使室内温度保持适当温度的能力。
保温隔热材料的种类很多，也有很多不同的分类方法，根据保温隔热材料的材质可以分为有机保温隔热材料和无机保温隔热材料。有机保温隔热材料虽然具有良好的保温隔热性能、质量轻、可加工性强、材料的致密性好等诸多优点；但其存在一些显著的缺点，如变形系数大、在使用过程中极易发生形变，材料的耐久性差、使用一段时间后会逐渐老化，稳定性较差，安全性不高、极易燃烧，在施工过程中的难度较大，工程成本较高等。无机保温隔热材料因其防火性好、阻燃性强、变形系数极小、抗老化性能极强、性能稳定、在施工过程中可以与墙基面和抹层面很好地结合、使用过程中的安全性高等优点，使其成为目前为止应用效果最好、最理想的保温隔热材料之一。
水泥基多孔材料是无机保温隔热材料的一种，水泥基多孔材料除了具备以上多种优异性能外，在制作过程中还可以掺加大量工业废渣，这样，不仅有效利用资源、变废为宝、利于环保，而且还大大降低了水泥基多孔材料的成本。然而建筑工程中要求水泥基多孔材料试件的抗压强度≥0.40MPa，但是实际研究中测得水泥基多孔材料试件的抗压强度时常达不到要求。
发明内容
为了解决现有的水泥基多孔材料的抗压强度达不到要求的问题，一方面，本发明提供一种轻质水泥基多孔材料，所述轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥185～280份、粉煤灰20～70份、硅灰5～14份、化学发泡剂8.3～16.8份、减水剂1～2 份、稳泡剂0.3～0.45份、纤维1.85～8.40份、憎水剂0.5～2.0份、水102～168份。
所述水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥。
所述粉煤灰为CaO含量小于10％，且表面积为350～360m2/kg的低钙灰。
所述硅灰的平均粒径为0.1um，所述硅灰的SiO2含量≥95.4％。
所述化学发泡剂为质量分数为27.5％的过氧化氢溶液。
所述减水剂为聚羧酸减水剂，且所述减水剂的减水率大于30％。
所述稳泡剂包括以下组分：十二烷基苯磺酸钠和无机盐，其中，十二烷基苯磺酸钠的含量≥90.0％，无机盐总量的含量≤2.0％。
所述纤维为长度为6～8mm的聚丙烯纤维。
所述憎水剂包括以下组分：无水氯化钙和氢氧化铵沉淀物，其中，无水氯化钙的含量≥ 96.0％，氢氧化铵沉淀物的含量≤0.015％。
另一方面，本发明提供一种所述轻质水泥基多孔材料的制备方法，所述制备方法包括：
步骤1、以质量份数计，按照水泥185～280份、粉煤灰20～70份、硅灰5～14份、化学发泡剂8.3～16.8份、减水剂1～2份、稳泡剂0.3～0.45份、纤维1.85～8.40份、憎水剂0.5～2.0份、水102～168份进行称量，水的温度为30～350℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的所述水泥、所述粉煤灰、所述硅灰、所述减水剂、所述稳泡剂、所述纤维和所述憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的所述化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为17～23℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，得到所述轻质水泥基多孔材料的试块。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
按照本发明中配比形成的轻质水泥基多孔材料的抗压强度≥0.40MPa，抗拉强度≥ 0.13MPa；掺加粉煤灰及硅灰不仅能够减少水泥用量而且能够消除轻质水泥基多孔材料应力产生的裂缝，有利于轻质水泥基多孔材料后期强度的提高；料浆中加入适量的纤维来增强轻质水泥基多孔材料的抗裂性能；憎水剂能够减少轻质水泥基多孔材料中孔隙和填塞毛细通道，降低轻质水泥基多孔材料的吸水性或在静水压力下的透水性，可改善轻质水泥基材料的抗渗性，提高轻质水泥基材料的耐久性。
具体实施方式
实施例1
为了解决现有的水泥基多孔材料的抗压强度达不到要求的问题，本发明提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥185～280份、粉煤灰20～70份、硅灰5～14份、化学发泡剂8.3～16.8份、减水剂1～2 份、稳泡剂0.3～0.45份、纤维1.85～8.40份、憎水剂0.5～2.0份、水102～168份。
优选地，本发明中的水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥。
优选地，本发明中的粉煤灰为CaO含量小于10％，且表面积为350～360m2/kg的低钙灰。
优选地，本发明中的硅灰的平均粒径为0.1um，硅灰的SiO2含量≥95.4％。
优选地，本发明中的化学发泡剂为质量分数为27.5％的过氧化氢溶液。
优选地，本发明中的减水剂为聚羧酸减水剂，且所述减水剂的减水率大于30％。
优选地，本发明中的稳泡剂包括以下组分：十二烷基苯磺酸钠和无机盐，其中，十二烷基苯磺酸钠的含量≥90.0％，无机盐总量的含量≤2.0％，本发明中，无机盐可以为硝酸铵或氯化铵。
优选地，本发明中的纤维为长度为6～8mm的聚丙烯纤维。
优选地，本发明中的憎水剂为粉末状，憎水剂包括以下组分：无水氯化钙和氢氧化铵沉淀物，其中，无水氯化钙的含量≥96.0％，氢氧化铵沉淀物的含量≤0.015％。
按照本发明中配比形成的轻质水泥基多孔材料的抗压强度≥0.40MPa，抗拉强度≥ 0.13MPa；掺加粉煤灰及硅灰不仅能够减少水泥用量而且能够消除轻质水泥基多孔材料应力产生的裂缝，有利于轻质水泥基多孔材料后期强度的提高；料浆中加入适量的纤维来增强轻质水泥基多孔材料的抗裂性能；憎水剂能够减少轻质水泥基多孔材料中孔隙和填塞毛细通道，降低轻质水泥基多孔材料的吸水性或在静水压力下的透水性，可改善轻质水泥基材料的抗渗性，提高轻质水泥基材料的耐久性。
实施例2
本实施例提供了本发明中的轻质水泥基多孔材料的制备方法，该制备方法包括：
步骤1、以质量份数计，按照水泥185～280份、粉煤灰20～70份、硅灰5～14份、化学发泡剂8.3～16.8份、减水剂1～2份、稳泡剂0.3～0.45份、纤维1.85～8.40份、憎水剂0.5～2.0份、水102～168份进行称量，水的温度为30～350℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为35～40mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为17～23℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为7～28小时，得到轻质水泥基多孔材料。
实施例3
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥185份、粉煤灰20份、硅灰5份、化学发泡剂8.3份、减水剂1份、稳泡剂0.3份、纤维1.85份、憎水剂0.5份、水102份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥185份、粉煤灰20份、硅灰5份、化学发泡剂8.3份、减水剂1份、稳泡剂0.3份、纤维1.85份、憎水剂0.5份、水102份进行称量，水的温度为 30℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为35mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为17℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为7小时，得到轻质水泥基多孔材料的试块。
抗压测试结果：轻质水泥基多孔材料的试块的抗压强度为0.72Mpa。
实施例4
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥280份、粉煤灰70份、硅灰14份、化学发泡剂16.8份、减水剂2份、稳泡剂0.45份、纤维8.4份、憎水剂2.0份、水168份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥280份、粉煤灰70份、硅灰14份、化学发泡剂16.8份、减水剂2份、稳泡剂0.45份、纤维8.4份、憎水剂2.0份、水168份进行称量，水的温度为350℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为40mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为23℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为28小时，得到轻质水泥基多孔材料。
抗压测试结果：轻质水泥基多孔材料的试块的抗压强度为0.89MPa。
实施例5
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥232.5份、粉煤灰45份、硅灰9.5份、化学发泡剂12.6份、减水剂1.5份、稳泡剂0.375份、纤维5.125份、憎水剂1.25份、水135份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥232.5份、粉煤灰45份、硅灰9.5份、化学发泡剂12.6 份、减水剂1.5份、稳泡剂0.375份、纤维5.125份、憎水剂1.25份、水135份进行称量，水的温度为55℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为37mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为20℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为15小时，得到轻质水泥基多孔材料。
抗压测试结果：轻质水泥基多孔材料的试块的抗压强度为0.82MPa。
实施例6
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥220份、粉煤灰60份、硅灰12份、化学发泡剂15份、减水剂1.5份、稳泡剂0.45份、纤维6份、憎水剂1.5份、水150份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥220份、粉煤灰60份、硅灰12份、化学发泡剂15份、减水剂1.5份、稳泡剂0.45份、纤维6份、憎水剂1.5份、水150份进行称量，水的温度为 175℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为39mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为17～23℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为22小时，得到轻质水泥基多孔材料。
抗压和抗折测试结果：轻质水泥基多孔材料的试块的抗压强度0.69MPa，抗折强度为 0.17MPa。
实施例7
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥280份、粉煤灰55份、硅灰7份、化学发泡剂12.5份、减水剂2份、稳泡剂0.415份、纤维5.1份、憎水剂0.75份、水168份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥280份、粉煤灰55份、硅灰7份、化学发泡剂12.5份、减水剂2份、稳泡剂0.415份、纤维5.1份、憎水剂0.75份、水168份进行称量，水的温度为225℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为36.5mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为21℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为27小时，得到轻质水泥基多孔材料。
抗压和抗折测试结果：试样28d抗压强度0.82MPa，28d抗折强度0.16MPa。
实施例8
本实施例提供了一种轻质水泥基多孔材料，该轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥280份、粉煤灰35份、硅灰8份、化学发泡剂12.5份、减水剂2份、稳泡剂0.43份、纤维8.4份、憎水剂1.85份、水168份。
制备过程：
步骤1、以质量份数计，按照水泥280份、粉煤灰35份、硅灰8份、化学发泡剂12.5份、减水剂2份、稳泡剂0.43份、纤维8.4份、憎水剂1.85份、水168份进行称量，水的温度为 325℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、稳泡剂、纤维和憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成高度为35～40mm的试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为19℃、相对湿度在95％以上的标准养护室进行养护，养护时间为9小时，得到轻质水泥基多孔材料。
抗压和抗折测试结果：轻质水泥基多孔材料的试块的28d抗压强度0.68MPa，抗折强度为0.13MPa。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述轻质水泥基多孔材料按质量份数计，由以下组分组成：
水泥185~280份、粉煤灰20~70份、硅灰5~14份、化学发泡剂8.3~16.8份、减水剂1~2份、稳泡剂0.3~0.45份、纤维1.85~8.40份、憎水剂0.5~2.0份、水102~168份。
2.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述粉煤灰为CaO含量小于10%，且表面积为350~360m2/kg的低钙灰。
4.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述硅灰的平均粒径为0.1um，所述硅灰的SiO2含量≥95.4%。
5.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述化学发泡剂为质量分数为27.5%的过氧化氢溶液。
6.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，且所述减水剂的减水率大于30%。
7.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述稳泡剂包括以下组分：十二烷基苯磺酸钠和无机盐，其中，十二烷基苯磺酸钠的含量≥90.0%，无机盐总量的含量≤2.0%。
8.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述纤维为长度为6~8mm的聚丙烯纤维。
9.根据权利要求1所述的轻质水泥基多孔材料，其特征在于：所述憎水剂包括以下组分：无水氯化钙和氢氧化铵沉淀物，其中，无水氯化钙的含量≥96.0%，氢氧化铵沉淀物的含量≤0.015%。
10.权利要求1至9任一项权利要求所述的轻质水泥基多孔材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
步骤1、以质量份数计，按照水泥185~280份、粉煤灰20~70份、硅灰5~14份、化学发泡剂8.3~16.8份、减水剂1~2份、稳泡剂0.3~0.45份、纤维1.85~8.40份、憎水剂0.5~2.0份、水102~168份进行称量，水的温度为30~350℃；
步骤2、将步骤1中称量得到的所述水泥、所述粉煤灰、所述硅灰、所述减水剂、所述稳泡剂、所述纤维和所述憎水剂混合搅拌均匀后，加入步骤1中称量得到的水并搅拌均匀，得到料浆；
步骤3、将步骤1中称量得到的所述化学发泡剂加入步骤2中得到的料浆中，搅拌均匀后浇注入模，经过静置发泡形成试块，待试块凝结硬化后拆模放入温度为17~23℃、相对湿度在95%以上的标准养护室进行养护，得到所述轻质水泥基多孔材料的试块。
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